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本文首先简略介绍了分布式计算机控制系统DCS和滑模变结构控制的特点、发展趋势等,从中引出了本课题DCS系统体系结构和主要研究内容,即一种小型DCS控制系统的构建和组成,其中被控对象是新奥托公司的EFPT-1型过程控制装置。
接着从监控层和现场控制层两个方面讨论了如何实现该DCS。
监控层采用IntellutionDynamics的关键组件iFIX2.6进行初步的组态开发,实现上位机的监控、数据采集以及友好的人机界面功能;现场控制层采用Honeywell公司的通用多回路控制器UMC800和其组态软件ControlBuilder,实现对过程信号的采集和处理。上位机与UMC800之间采用Modbus通信协议实现串行通信。
然后从控制系统的角度出发,研究被控对象模型的建立和控制算法。
将机理演绎方法和利用Matlab遗传算法工具箱GAOT进行系统辨识的方法结合起来,研究并建立了被控对象的数学模型。以该被控对象为基础,研究了三种二阶的变结构轨迹跟踪控制算法-常规的SMC、具边界层的SMCB和新型的无振颤的SMCS,并在matlab中仿真了这三种控制算法。仿真结果表明SMCS响应时间更短,并且更能有效地削弱抖振。
最后,在现场组态软件iFIX中用SMCB、SMCS控制算法编程进行现场控制,得到了输出的实时趋势图。实验结果表明SMCS的系统响应时间更短。